Jak odhalit oceány na cizích planetách?

Od počátku 90. let minulého století objevili astronomové 348 planet, obíhajících kolem jiných hvězd než Slunce. Většina z nich jsou plynné obří planety typu Jupitera. Výkonné kosmické dalekohledy jako je například družice NASA s názvem Kepler budou schopny rovněž objevit mnohem menší kamenné extrasolární planety, tzv.exoplanety, podobné naší Zemi.

Avšak při pozorování ze vzdálenosti několika desítek světelných roků budou exoplanety podobné Zemi vypadat v dalekohledu velmi malé, menší než „bleděmodrá tečka“, což je termín, který použil již zesnulý astronom Carl Sagan při popisu, jak se jevila Země na fotografii, kterou pořídila v 90. letech minulého století sonda Voyager z vnějšího okraje Sluneční soustavy.

Tým astronomů a astrobiologů vymyslel metodu, jak při použití přístrojů na palubě kosmické sondy Deep Impact zjistit, zda je povrch vzdálené exoplanety pokryt oceánem kapalné vody, která nám na oplátku může říci, zda je schopna být nositelkou života.

„Kapalná voda na povrchu planety je zlaté rouno, které astronomové hledají,“ říká Nicolas Cowan (University of Washington), hlavní autor článku popisujícího novou metodu, který byl přijat k publikování v časopise Astronomical Journal.

Jako součást mise NASA s názvem EPOCH (Extrasolar Planet Observation and Characterization) uskutečnili dvě oddělená pozorování intenzity záření Země na sedmi různých vlnových délkách viditelného světla – od krátkých vlnových délek poblíž ultrafialového záření až po delší vlnové délky poblíž blízkého infračerveného záření. Země se jeví šedivá na většině vlnových délek, protože je pokryta oblačností, zatímco na kratších vlnových délkách se jeví modrá v důsledku stejného atmosférického jevu, který vytváří modrou oblohu pro pozorovatele na zemském povrchu.

Vědci studovali malé odchylky od průměrného zbarvení, vytvářené odrazem světla od rozličného „povrchu“, jako jsou oblaka, pevniny a oceány v důsledku rotace Země. Objevili dvě dominantní zbarvení: jednak zrcadlící se na delších (červených) vlnových délkách, jednak na kratších (modrých) vlnových délkách. Jejich interpretace je následující: červené zbarvení je způsobeno odrazem od pevnin, modrá barva má původ v oceánech.

Analýza byla provedena „jako kdybychom pozorovali cizí Zemi, což může být realizováno zhruba za 10 let“ a přitom neznali stavbu naší Země, říká Nicolas Cowan. „Při interpretaci jsme museli vycházet z jasnosti jednoho pixelu kamery na dalekohledu, takže Země skutečně vypadá jako bleděmodrá tečka.“

Zbarvení Země se měnilo v průběhu 24 hodin pozorování. Vědci vypracovali mapu Země v dominantní červené a modré barvě a následně porovnali svoji interpretaci se skutečnou polohou kontinentů a oceánů na povrchu naší planety. „Můžeme tak říci, kde na planetě byly oceány vody,“ říká Cowan.

Pozorování se uskutečnila 18. března a 4. června 2008, kdy sonda Deep Impact byla od Země vzdálena 27 miliónů a 53 milióny km a kdy se nacházela přímo nad rovníkem. Pozorování z polohy nad zemskými póly by ukázala Zemi pravděpodobně jako bílou skvrnu, doplňuje Cowan.

Tato pozorování se uskutečnila několik let před vypuštěním vesmírných dalekohledů, schopných realizovat podobná pozorování exoplanet srovnatelných se Zemí, avšak navržení a prověření této techniky může být vodítkem při konstrukci takovýchto budoucích zařízení.

„Neustále budeme mít k dispozici všechny spektrální informace, avšak mnohem zajímavější pro nás může být to, že budeme moci pozorovat změny jasnosti v čase u nepatrného bodu vzdálené planety,“ dodává Cowan. Cowan ještě doplňuje, že některé neobyvatelné planety, jako je například Neptun, mohou také vypadat jako modré skvrny, avšak jeho zbarvení je v tomto případě konstantní, což je způsobeno přítomností metanu v atmosféře planety.

Planeta jako Neptun se zdá být modrá při pohledu z jakéhokoliv úhlu. Pokud bychom pozorovali takovou exoplanetu, pak by musely rozhodnout další výzkumy, zda se jedná o plynnou planetu, či o planetu s kapalnou vodou na povrchu. Pro naši Zemi změny modré barvy místo od místa napovídají, že se nejedná o projev atmosféry.

Zdroj: http://uwnews.org/article.asp?articleID=49976

autor: František Martinek